Pflanzen als Impfstoff-Produzenten

Eine deutlich schnellere und skalierbare Produktion von Impfstoffen ist mit der transienten Expression möglich. Transient (vorübergehend) bedeutet, dass die eingebrachte DNA nur temporär in den Zellen vorliegt und nicht stabil in das Genom der Pflanze integriert wird. Bei dieser Methode werden komplette Pflanzen, typischerweise der Art Nicotiana benthamiana, kopfüber in eine Suspension mit den Agrobakterien getaucht, die das zu exprimierende Transgen enthalten und übertragen können. Anschließend wird in dem Container ein Unterdruck erzeugt, damit die Pflanzenblätter wie ein zusammengedrückter Schwamm »kollabieren«. Sobald der Druck wieder aufgebaut wird, saugen sich die Blätter durch die Spaltöffnungen mit der Bakterienlösung voll. So können die Gene in fast alle Zellen der Blätter übertragen werden.

Der Expressionsprozess dauert lediglich zwischen sieben und 15 Tagen und die Pflanzen können auf diese Weise innerhalb von wenigen Tagen große Mengen des Antigens produzieren. Nach der Expression werden die Proteine extrahiert, wodurch auch unerwünschte Begleitstoffe der Pflanze sowie der Bakterien entfernt werden. Damit gleichen die so gewonnenen Impfstoffe denen aus anderen zellkulturbasierten Verfahren und unterliegen denselben Qualitätskriterien und Lagerungsbedingungen. Von Nachteil ist allerdings, dass dieses Verfahren immer wieder neu durchgeführt werden muss, da keine gentechnisch veränderten Nachkommen entstehen.

Heutzutage gilt das Potenzial von Pflanzen als Produktionsplattform als bewiesen und sie erweitern das Spektrum an Herstellungsverfahren und Produktionskapazitäten für unterschiedlichste Humanimpfstoffe. Jüngstes Beispiel ist die Zulassung eines pflanzenbasierten Impfstoffs gegen Covid-19: Covifenz® der kanadischen Firma Medicago hat im vergangenen Jahr eine Zulassung der kanadischen Zulassungsbehörde Health Canada erhalten und kann zur Prophylaxe gegen SARS-CoV-2-Infektionen in der Altersgruppe 18 bis 64 Jahre eingesetzt werden. Bei Covifenz handelt sich um einen proteinbasierten Impfstoff, der aus virusähnlichen Partikeln (VLP) des Spike-Glykoproteins besteht, die zusammen mit dem Adjuvans AS03 verabreicht werden.

Zudem konnte bereits für zahlreiche monoklonale Antikörper eine GMP-konforme Produktion erreicht werden, so zum Beispiel gegen verschiedene Influenzavirus-Subtypen, HI-Viren oder gegen das Ebola-Virus. Vor diesem Hintergrund könnten Pflanzen zukünftig auch eine Rolle als Produktionsplattform von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 spielen, die ein hohes Potenzial als passive Immunisierung haben und gegen verschiedene Subtypen neutralisierend wirken.